ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА

Сероводород в большинстве случаев является ядом для катали­заторов и живых организмов. Тщательная очистка газов от серово­дорода необходима в производстве синтетического аммиака, син-тетических спиртов, при гидрогенизации жиров, в производстве газов бытового и, применяемого в металлургической промышлен­ности и т. д.

Современные методы очистки промышленных газов от серо­водорода подразделяются, в соответствии с агрегатным состоянием поглотителя, на сухие и мокрые способы. В качестве сухих погло­тителей в промышленности широкое распространение получили гидрат окиси железа и активированный уголь, а в отдельных слу­чаях марганцевые руды.

Мокрые способы очистки газов от сероводорода (H2S) подраз­деляются на окислительные, круговые и комбинированные. При окислительных процессах применяют поглотители, окисляющие сероводород до элементарной серы. В комбинированных процес­сах очистки в качестве поглотителя применяется обычно раствор аммиака, образующий вместе с сероводородом, при его каталити­ческом окислении, сульфат аммония. В круговых процессах при­меняют слабые щелочи, с которыми сероводород связывается в сульфиды, а затем отгоняется от поглотительного раствора в неиз­менном виде.

Очистка газа от сероводорода гидратом окиси железа. Сущ­ность этого метода заключается в том, что газ пропускают через твердую сыпучую массу, содержащую Fе(ОН)3. При этом серово­дород вступает в реакцию с Fе(ОН)3, образуя Fе2S3 и FеS.

Одновременно в газ подается небольшое количество воздуха с тем, чтобы содержание кислорода в нем не превышало 1%, кото­рый окисляет серу, содержащуюся в Fe2S3 и FеS и образует снова гидрат окиси железа.

Очистка газа от сероводорода активированным углем состоит в том, что газ пропускается через слои активированного угля с до­бавкой к газу кислорода и некоторого количества аммиака, слу­жащего катализатором. При этом на поверхности угля протекает реакция между сероводородом и кислородом с образованием эле­ментарной серы

2Н2S + О2 = 2S + 2 Н2О + 106 ккал.

Степень очистки газа достигает 85—90%, что удовлетворяет требованиям последующих технологических стадий переработки газа.

Мокрая очистка газа от сероводорода. В процессе мокрой очист­ки газ промывается соответствующим поглотителем, абсорбирую­щим сероводород. В дальнейшем поглотитель подвергается регене­рации с выделением элементарной серы или сероводорода. В зави­симости от типа применяемых поглотителей различают следующие методы мокрой очистки: железощелочной, мышьяковощелочной, никелевый, железоцианидный, этаноламиновый и ряд других.

Мышьяковощелочной метод очистки газа от сероводорода при­меняется в двух вариантах: мышьяковосодовом и мышьяково-аммиачном

Технологические схемы и аппаратура мышьяковосодового и мышьяковоаммиачного способов одинаковы, поэтому одна и та же установка может работать без существенных изменений как по одному, так и по другому способу.

Железоцианидные способы основаны на окислении Н2S суспен­зией комплексных соединений железоцианидов в аммиачном раст­воре. Технологическая схема процесса, аппаратура поглощения Н2S и регенерации раствора аналогичны процессам и аппаратам мышьяковощелочных способов очистки газов от Н2S в которых содержится NН3.

Никелевый способ по технологической схеме и устройству ап­паратуры близок к железощелочным методам. В качестве погло­тителя применяется 2%-ный раствор кальцинированной соды с до­бавкой NiSO4, который служит катализатором для окисления сероводорода в элементарную серу.

Никелевый способ применим для очистки газов, не содержащих HCN (нефтяные, генераторные и водяные газы), с которой NiSO4 дает устойчивые не регенерируемые соединения. Степень извлечения сероводорода из газов этим способом достигает-—95%, выход эле­ментарной серы — 85%.

Круговые способы очистки газа от Н2S. Отличительной особен­ностью круговых способов очистки газа от Н2S является выделе­ние сероводорода из поглотителя в концентрированном виде с це­лью его дальнейшей переработки в серу или серную кислоту. В качестве поглотителя чаще всего применяется моноэтаноламин, который кроме сероводорода поглощает также углекислый газ.

Щелочные (карбонатные способы). Этот метод нашел примене­ние в ряде стран ввиду сравнительной дешевизны процесса и низ­кой стоимости получаемой серы. При регенерации сероводород вы­деляется в виде концентрированного газа

Этот концентрированный газ можно использовать для получения серной кислоты путем сжигания сероводорода. Возможно также использование его для получения элементарной серы путем катали­тического окисления. Поглотителем служат разбавленные водные растворы Nа2СОз (30 г/л) или К2СОз.

Усовершенствованием процесса явился вакуум-содовый метод с терморегенерацией поглотительного раствора. В последнее время применяется вакуум-поташ­ный метод, технологическая схема которого и аппаратурное оформ­ление аналогичны вакуум-содовому.

По степени очистки газа и простоте лучшим является этаноламиновый способ, при котором достижима очистка газа до следов сероводорода. В условиях атмосферного давления мышьяково-со-довый способ (2 ступенчатый) обеспечивает степень очистки газа от H2S 92—98%; при содовом и поташном способах степень очист­ки достигает 90%. Под давлением степень очистки в последних двух способах повышается.

Интенсификация очистки коксового газа от сероводорода мышьяковосодовым раствором в ротационных аппаратах. С целью ин­тенсификации процессов абсорбции сероводорода и регенерации мышьяковосодовоге раствора эти процессы исследовались в гори­зонтальных механических абсорберах с большим числом оборотов. Опыты проводились на установке с использованием промышлен­ного коксового газа, предназначенного для синтеза аммиака.

Горизонтальный механический абсорбер (рис. 1) имел осевой вал с закрепленными на нем 4 дисками с 12 отогнутыми лопатка­ми на каждом диске. Вал абсорбера непосредственно соединен с валом мотора, число оборотов которого регулировалось с помощью реостата.

Конструкция дисков играет важную роль в создании оптималь­ного гидродинамического режима. Лучшими оказались диски с лопатками, развернутыми навстречу друг другу;

Диски перфорированы отверстиями диаметром 8 мм; общая площадь отверстий 15—18% ко всей площади диска.

Из сопоставления производительности реакционных объемов насадочных башен и ротационных аппаратов при равных усло­виях можно заключить, что при очистке газов от H2S ротацион­ные аппараты работают интенсивнее насадочных башен в 12— 15 раз.

Очистка коксового газа от сероводорода раствором соды в равнопроточных полых башнях. Исследования очистки коксового газа от сероводорода раствором соды проведены на установке, смонти­рованной на Днепродзержинском металлургическом заводе (рис. 18). Коксовый газ, очищенный от сероводорода, предназна­чался для обогрева безокислительной опытной методической пе­чи 17. Установка обеспечила длительную и непрерывную очистку газа от сероводорода.